[实用新型]一种阳光采集及传导装置

说明书

技术领域

本实用新型有关一种将室外阳光传输至室内的传导系统，主要是一种固定于建筑物上、将阳光直接传导入室内进行照明的阳光采集及传导光装置。

发明背景

目前，一些不能直接采光的室内的照明，主要是利用灯具。使用过程中，既耗费电能，同时又有不安全的隐患，而这一点对于一些加工车间、商场或者位于地下的军火库等等更显得尤为重要。另外依赖电能的照明灯具，只能发射出单一波长的光线，使人感受不到沐浴在太阳光中的感觉，主要原因在于太阳光的波长范围很广，会使人感到舒适。

为将阳光引入不能直接采光的室内或者厂房等处，使人感到真实自然的照明，人们发明出一种管式天窗，如美国专利5502935，该专利公开了一种屋顶天窗装置，在屋顶上设有一天窗，在天花板上安装一透光装置，于两者间由一管道传输光线。其工作原理是，光线由屋顶透光装置进入管道，在管道内以数次反射后导入室内。在此技术方案中，屋顶的透光装置是由一穹顶结构的天窗构成。但是，这种结构的天窗只有当正午时才能使阳光有效地进入管道内，而当光线偏斜时，阳光的入射角很低，一方面进入管道内的光线较少，另一方面因为进入管道内光线的反射角度也太小，因此光线会在管道内以小角度进行多次的反射后才能进入室内，光线的强度在多次的反射中被很快地减弱了。而当光线的角度过低时，则不能进入管道而实现阳光的传导。

为克服上述缺陷，该专利申请人又提出另一改进技术方案，该技术方案由美国专利号为5,655,339、发明名称为“具有新式穹顶的管式天窗”所公开。该专利的改进之处是，在穹顶的北侧的外表面的一部份为棱镜，该棱镜表面由多个沿穹顶大圆方向排列的竖槽构成波罗(Porro)全反射棱镜，该棱镜设置于穹顶的北侧。其工作原理是，当太阳光以较低的入射方向照射穹顶时，光线透过偏南侧穹顶面照射在北侧的波罗(Porro)全反射棱镜上，通过该棱镜的全反射光线被反射回穹顶内并进入导光管道内。该技术方案克服了上述原现有技术的缺陷，将所传导的阳光的角度范围扩大了，因此有效地增加了天窗的照明强度和时间。

但由于该照射在穹顶上的光线要透该南侧穹顶才能到达北侧的反射梭，并照射在全反射棱镜上，再由全反射梭镜进行全反射回穹顶内。这样，当光线穿过穹顶南侧的壁而进入穹顶内时，要求穹顶的材料有较高的透光率，而尽量减少光的反射，使光线尽可能地进入穹顶。而当进入穹顶的光线穿过北侧的梭槽进行反射时，又要求穹顶材料具有较大的折射率，从而扩大其全反射的角度范围。由光学的菲涅尔公式可以得知，两者是相互矛盾的，而且当透光材料确定后该折射率和透射率即已被确定。事实上，如该美国专利所采用的透光率高达80％～90％的透光材料，当光线穿过穹顶南侧的壁，照射于北侧的反射棱上时，大部份的光会透过该带有棱槽的北侧的壁，只有极少的部份会实现反射而再次进入穹顶内，其反射效率低。

由于只有当角度位于全反射的临界角之内时才能实现光的全反射，而事实上，当穹顶北侧的棱槽的形状固定后，随着地球的自转和绕太阳的公转，光的入射角度每时每刻都在发生变化，所以很难使得该梭槽形状能对应于满足于所有的光的入射角度，而实现其全反射。

因此，欲实现较好的反射效果，必须对应于每一光线的入射角度，设计不同的槽的形状，而这在实际的工程设计中几乎是不可能实现的，并且加工制造的难度相当地大。因此，该专利中的竖槽采用两级的设计结构，且两级竖槽相互错开，力求达到其能满足各种不同的入射光线的角度的要求。显而易见，就目前的材料以及加工能力的限制，该专利技术的实施效果，是达不到设计者的要求的。基于上述原因，该专利即使可以将角度较低的光线反射入管道内，但其采集阳光的效率同样很低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种阳光采集及传导装置利用光的反射原理，通过简单反射结构，提高传导系统的采光效率，使得光线的采集过程中，实现光线最大化采集；另外，通过对反射角度的合理设计，尽可能地减少光线在管道内的反射次数，达到减少光线在管道内的反射损失的目的，提高阳光的传导效率。

本实用新型的目的可由如下技术方案来实现，一种采光采集及传导装置，至少包括有一采光装置，该采光装置下端连接有导光管道，该导光管道的下端插入室内并连接有散光器，所述的采光装置可为一个透光平面，该透光平面的北侧可向上凸设有弧状的反光壁；所述导光管道的内壁可设有反射膜。